Добыча цифровых монет или майнинг стала первым и быстро набравшим популярность способом выпуска криптовалюты. Принцип работы – награждение пользователя системой монетами за операции вычисления хэшей и открытие в блокчейне новых блоков. Согласно этому принципу на основе консенсуса PoW (Proof of Work) работают биткоин, эфир и другие валюты, что, в свою очередь, подразумевает решение участникам распределенной сети ряда математических задач. Стабильность работы блокчейна обеспечивается алгоритмом, который защищает системы от взломов.

Принцип работы PoW таков, что если на начальном этапе добывать монеты можно на обычном домашнем ПК, то при увеличении количества майнеров имеющихся мощностей становится недостаточно. В то же время система проделывает операцию халвинга, то есть наполовину уменьшает награду за новый блок. Это стало причиной объединения майнеров в пулы, создавать огромные майнинг-фермы и строить конгломераты промышленных масштабов. И здесь начали выплывать недостатки консенсуса PoW.

Первый и основной – возрастающее потребление электроэнергии. Как производителям, так и пользователям вследствие динамической сложности добывания криптомонет приходится все время увеличивать технические мощности. Это приводит к тому, что потребление электроэнергии, например, системой биткоина равносильно потребностям в масштабах таких стран, как Болгария или Дания. И останавливаться на этом биткоин не собирается.

Рост потребления электричества для майнинга биткоинов с февраля 2017 года по апрель 2018-го. Данные Digiconomist

Теоретически проблема решается за счет источников возобновляемой энергии, а также разного рода энергосберегающих разработок. Однако, следуя по пути наименьшего сопротивления, майнинговые компании перебираются в регионы с дешевым электричеством и прохладным климатом, где продолжают работать, перегружая сети и негативно сказываясь на экологии.

Второй недостаток заключается в том, что вычислительные мощности расходуются в никуда. То есть они затрачиваются на добычу виртуальной валюты, а могли бы запросто решать различные задачи для промышленности или науки.

Третий недостаток – централизация. Изначально достоинством криптовалют являлась их децентрализация, однако объединение мощностей производителей оборудования и майнинговых пулов могут это разрушить. Тогда появится возможность выстраивать собственные условия, которые будут навязаны системе, как следствие – переписывание данные в блокчейне, что приведет к «атаке 51%»; в этом случае большая часть вычислительных мощностей будет находиться у одного либо нескольких владельцев.

Доли «рынка» майнинга биткоинов. Добычу первой криптовалюты контролируют семь пулов.

Кто виноват – разобрались, теперь следующий вечный вопрос: что делать? Существует ли альтернатива и какая именно? Темпы развития новейших технологий привели к развитию новых методов эмиссии цифровых валют, основанных на новых алгоритмах. Речь идет, в частности, о PoS или Proof of Stake, то есть доказательстве доли, когда консенсус устанавливается на количестве монет у отдельно взятого пользователя, а не н основе решенных задач.

Предположим, команда разработчиков решила выпустить миллион монет, из которых пользователь приобретает на бирже 1000. Новые монеты он может получать на основании доли в своем владении. Майнинг здесь будет зависеть от изменяемой системой сложности и вышеупомянутой доли, а необходимость в мощном техническом оборудовании отпадает. То есть шанс открыть новый блок (и получить новые монеты) больше у того, у кого больше доля имеющихся монет. По такому принципу работает криптовалюта PeerCoin.

Среди достоинств – защита от «атаки 51%», потому что для ее проведения необходимо выкупать 51% от всех монет, что нивелирует идею атаки. Также налицо защита экологии и низкие затраты на электроэнергию.   

Из недостатков – стимулируется централизация, поскольку пользователей подталкивают к накапливанию новых монет (больше доля – выше шанс добыть новые монеты). Если в ходе проведения ICO не распродается запас токенов, то у первоначальных инвесторов появляется преимущество. Также имеется такой нюанс, как возможность майнить две цепочки блокчейна, то есть имеется проблема форков. Это значит, что киберпреступники могут воспользоваться возможностью атаки двойного расходования, путем многократного перевода одного и того же актива.

В несколько измененном виде алгоритм PoS используется криптовалютой NEM и носит название PoI (Proof of Importance) то есть доказательство важности. Здесь вероятность окрытия нового блока повышается от доли владения, а также времени нахождения в ести и активности пользователя в целом.    

Существует также алгоритм DPoS (Delegated Proof of Stake) или делегированное доказательство доли, который создал Дэн Лаример. Здесь имеются участники системы (делегаты) отслеживающие создание блоков и наказывающие злоумышленников. Для получения награды пользователю необходимо подписать блок больше, чем у одного делегата, которых алгоритм выбирает автоматически.

На практике Лаример использовал алгоритм DPoS для своего проекта BitShares.

Существует также «сплав» алгоритмов PoW и PoS – PoA (Proof of Activity), он же – доказательство активности. Здесь блоки открывают две группы майнеров: одни добывают часть блока на оборудовании, а другие заканчивают работу и подключают свои доли. В этом случае даже при выкупленной доле 51% монет пользователю не удастся навязать сво условия системе. Без мощностей других майнеров ему не обойтись при создании новых блоков, а майнеры не смогут объединиться в пул без владеющих долями монет пользователей.  

На практике консенсус PoA внедрен в криптовалюте Decred.

Что еще?

Настоящую конкуренцию консенсусу Proof of Work пока никто не может создать. Но пока он развивается и работает над своими недостатками, разработчиками создаются все новые алгоритмы на блокчейне.

К примеру, есть такой, как PoB (Proof of Burn) или доказательство сжигания, в котором пользователю необходимо сжечь часть монет для открытия нового блока, что должно имитировать траты на часть монет или оборудование. Иначе говоря, монеты отправляются на адрес, с которого их потратить невозможно, а система повышает шансы открытия нового блока в ответ н это действие. В результате пользователь получает больше монет, чем сожженное количество.

Также заслуживает внимания PoC или PoSpace (Proof of capacity, Proof of space), то есть доказательство емкости либо места, под которым подразумевается объем для хранения данных. Для получения криптовалюты здесь пользователю нужно иметь место на своем ПК, как правило, несколько терабайтов. Такой подход страхует систему от ботнетов. Такой алгоритм по многу раз хэширует связанные с кошельком случайные числа. И шансы октрыть новый блок прямо пропорционально зависят от количества свободного места для системы.

Подписаться на Telegram-канал Coinsider